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简介
当系统处于远离热力学平衡的状态时,在一定外界条件下,由于系统内部非线性相互作用,可以经过突变而形成新的有序结构——耗散结构。这里的耗散指的是系统维持这种新型结构需要从外界输入能量或物质。 耗散结构的出现是系统远离平衡的一种非线性效应,因为在离平衡态不远的非平衡线性区域里,不可能发生突变,使系统过渡到新的稳定态而形成耗散结构。生命物质从生物大分子、细胞、组织、器官、个体种群以致整个生物界,都是远离平衡态的耗散结构,都是非孤立的,非平衡的,非线性系统,通过与周围环境交换物质、能量和熵来维持和发展有序结构,即维持生活和生长,并导致进化。 耗散结构的理论目前基本上还处于客观描述阶段,但也取得了一定程度的进展。耗散结构的理论可用于流体、激光等系统,还可用于化学反应中的有序结构,生物进化,核反应过程,生态系统中的人口分布,环境保护乃至交通运输,城市发展等问题的研究。比如,城市就是一个耗散结构。它不断靠外界供给材料 (各种消费资料和建筑材料),并不断把废品排出到外界去,也就是通过与外界的物资交流,从外界取得能量和负熵 (把熵给予外界),才得以维持和发展,一旦与外界的交流断绝了,便趋于停滞和死亡,最后变为无序的废墟。
评价
所谓耗散结构就是包含多基元多组分多层次的开放系统处于远 离平衡态时在涨落的触发下从无序突变为有序而形成的一种时间,空间或时间——空间结构。耗散结构理论[1] 的提出对当代哲学思想产生了深远的影响,该理论引起了哲学家们的广泛注 意。在耗散结构理论创立前,世界被一分为二:其一是物理世界,这个世界是简单的、被动的、僵死的,不变的可逆的和决定论的量的世界;另一个世界是生物界和人类社会,这个世界是复杂的、主动的、活跃的、进化的,不可逆和非决定论的质的世界。物理世界和生命世界之间存在着巨大的 差异和不可逾越的鸿沟,它们是完全分离的,从而伴随而来的是两种科学,两种文化的对立。而耗散结构理论则在把两者重新统一起来的过程中起着重要的作用。耗散结构理论极大地丰富了哲学思想,在可逆与不可逆,对称与非对称,平衡与非平衡,有序与无序、稳定与不稳定,简单与复杂,局部与整体,决定论和非决定论等诸多哲学范畴都有其独特的贡献。耗散结构理论可以应用于研究许多实际现象。
视频
高中物理:能量的耗散